Динамические свойства высокомолекулярных систем сложной внутренней организации. Теория и компьютерное моделирование

• Автор: Гуртовенко, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 379 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ЧАСТЬ 1. МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ РЕГУЛЯРНОЙ

ВНУТРЕННЕЙ ТОПОЛОГИИ.

1.1. Введение

1.2. Однородные полимерные сетки.

1.2.1. Теоретическое описание динамических свойств

однородных полимерных сеток обзор литературы

1.2.2. Полимерные сетки, состоящие из одинаковых ячеек

сложной топологии.

1.2.3. Регулярные сетки, образованные концевой сшивкой полимерных цепей кооперативные и внутрицепные релаксационные процессы
1.2.4. Проявление кооперативной динамики цепей полимерных
сеток в механической релаксации.
1.2.5. Диэлектрическая релаксация полимерных сеток.
1.3. Регулярные разветвленные полимеры.
1.3.1. Теоретическое описание динамических свойств регулярных разветвленных полимеровобзор литературы
1.3.2. Дендримеры
1.3.3. Полимерные цепи с боковыми дендримерными группами.
1.3.4. Регулярные сетки, сшитые из цепей с боковыми дендримерными группами
1.3.5. Регулярные полимерные сетки, сшитые из дендримеров
1.4. Выводы части 1.0
ЧАСТЬ 2. НЕОДНОРОДНО СШИТЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ СИСТЕМЫ
2.1. Введение
2.2. Теоретическое описание динамических свойств неоднородно сшитых полимерных систем обзор литературы
2.3. Неоднородные сетки, образованные статистическим сшиванием длинной полимерной цепи
2.4. Однородные сетки, состоящие из ячеек, образованных статистически сшитыми полимерными цепями.
2.5. Неоднородные полимерные системы, имеющие доменную структуру
2.5.1. Неоднородно сшитые полимерные системы, состоящие
из доменов сложной внутренней архитектуры
2.5.2. Механическая релаксация неоднородных полимерных сеток, состоящих из доменов ячеистой и фрактальной топологии
2.6. Выводы части 2.
ЧАСТЬ 3. ПРИРОДНЫЕ САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ
ЛИПИДНЫЕ БИСЛОИ
3.1. Введение.
3.2. Динамические свойства липидных агрегатов бислоев
в равновесном состоянии
3.2.1. Компьютерное моделирование липидных бислоев
обзор литературы.
3.2.2. Влияние ионов на свойства липидных бислоев
3.2.3. Трансмембранная асимметрия в моделях биологических мембран.
3.2.4. Катионные липидные бислои
3.3. Неравновесные динамические процессы в липидных
агрегатах бислоях
3.3.1. Компьютерное моделирование неравновесных процессов
в липидных бислоях обзор литературы.
3.3.2. Формирование гидрофильных пор в лиггидных бислоях
под действием электрического поля
3.3.3. Формирование структурных дефектов в липидных бислоях
под действием амфифильных молекул
3.3.4. Транспорт ионов через гидрофильные поры
в липидных бислоях.
3.3.5. Трансмембранная миграция липидных молекул
липидный флипфлоп.
3.4. Выводы части 3.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Таким образом, разработанный в этой главе метод позволил свести задачу о нахождении собственных значений матрицы связности всей системы А размера уАх3 к диагонализации 3 сравнительно небольших дхд матриц. Это делает возможным эффективное использование существующих численных алгоритмов диагонализации матриц. Подчеркнем, что уравнение 1. Кроме того, трехмерная кубическая сетка, рассмотренная в этой главе, представляет собой частный случай соединения ячеек в сетку. Предложенный в данной главе метод может быть обобщен и на другие типы регулярных сеток. К примеру, все полученные результаты могут быть перенесены на квадратную двумерную сетку, составленную из одинаковых ячеек произвольной топологии для этого необходимо положить Л3 0 во всех зависящих от к уравнениях. Кроме того, данный метод может быть обобщен на случай сополимеров, когда элементарные ячейки состоят из бусин различного типа к примеру, из звеньев разной подвижности, т. Исключительно важным частным случаем сетчатых систем, рассмотренных в предыдущей, главе, является регулярная сетка, образованная концевой сшивкой полимерных цепей. Динамические свойства такой сетки на сравнительно небольших масштабах порядка расстояния между сшивками должны несильно отличаться от поведения несшитых цепей в расплаве. Однако на масштабах, превышающих расстояние между сшивками, будут проявляться кооперативные релаксационные процессы, связанные с тем, что ковалентно сшитые цепи не могут двигаться независимо друг от друга. Отметим, что несмотря на то, что данная модель сетки является упрощенной регулярность сшивания и МОНОДИСПерСНОСТЬ полимерных цепей, С ее ПОМОШЫО МОЖНО выявить фундаментальные отличия динамики сшитых полимеров от расплава несшитых цепей той же молекулярной массы, а именно проследить, на каких временных и пространственных масштабах начинает проявляться связанность цепей в единую сетчатую структуру. Бусины цепей имеют коэффициент трения и связаны между собой гауссовыми пружинами с коэффициентом упругости К. Элементарная ячейка данной кубической сетки состоит из одного узла точки сшивания и грех гауссовых цепей, непосредственно присоединенных к нему. Очевидно, что к рассматриваемой модели можно применить общий подход, предложенный в предыдущей главе для регулярных сеток, составленных из одинаковых ячеек. Рис. Элементарная ячейка топологически регулярной, кубической сетки, сшитой из многосегментных гауссовых цепей за концы. Однако оказалось, что при определенных условиях для времен релаксации данной модели сетки могут быть найдены точные аналитические выражения . Это дает возможность явным образом выделить внутри и межцепные вклады в динамику полимерной сетки ,. Обозначим узел а, значит, и элементарную ячейку кубической сетки тройным индексом 2 а,р,у. Полимерная сетка состоит из Д3 узлов сшивок, т. I до . Как обычно, предполагается, что сетка помещена в эффективную вязкую среду. Уравнение движения для бусины гауссовой цепи между узлами сетки может быть записано следующим образом см. ДсУ10яДо1Да 1. Отметим, что в общем случае узел сетки и элемент цепи могут иметь разные коэффициенты трения. Уравнения 1. Вр убЛ0 1
Д,П0 УехрйТад0 1. Здесь трехкомпонентный вектор ккк2,к3 определяет сдвиг фаз между различными кубическими ячейками сетки и обозначает скалярное произведение. В отличие от вектора , у является внутрицепной характеристикой и соответствует локальному сдвигу фаз между соседними сегментами вдоль полимерной цепи. Вводимые уравнениями 1. Подстановка преобразования 1. Интересно, что выражение 1. Для того, чтобы определить внутрицепной сдвиг фаз у, а также преобразование от декартовых координат к нормальным модам, необходимо определить 7 констант Л2, А3, В о, , В2 и В3 см. Для этого мы будем использовать уравнение движения для узлов сетки 1. Л 2 1. Л0а,ДЛ3а,,у1л 1 1. Д ,0 1. Физический смысл данных условий состоит в том, что цепи соединены в сетку таким образом, что узел сетки образован тремя бусинами цепей. Другими словами, уравнения 1. Ярп 3 1. В этом случае совместное решение уравнения 1.